在电路教学中培养学生的电磁学应用能力

陈希有,李冠林,刘凤春,董维杰

(大连理工大学 电子信息与电气工程学部,辽宁大连 116023)

0 引言

电路理论的物理基础是电磁场原理,但随着电路理论的发展而完善。在教学上,电路课程与电磁场课程的关系日渐淡化。最重要的基尔霍夫定律被建立在集中参数假设的基础上,作为公理而提出,对它们的物理涵义只做宏观上的解释(电荷守恒和能量守恒)。基尔霍夫定律为什么需要满足集中参数条件？什么是集中参数条件？在无电磁场背景的条件下,这些都不易讲解清楚。还有,最近的电路和物理类教材都说可以证明线性互感的两个互感系数是相等的,但都没有证明,只有在早期的电路和物理类教材中才能找到证明[1]。从证明中我们方可得知,并不是所有线性互感的互感系数都是相等的。这种脱离根基的现象对培养具有坚实的理论基础的高素质人才显然是不利的。

我们认为电路教学中适当讲授电路问题的电磁场原理,对于夯实学生的电路概念,掌握概念、方法、定理和定律的应用条件,培养学生的电磁学应用能力是很有帮助的[2]。

1 关于电流的教学方法

为更好地解释KCL及其成立条件,需准确理解电流的定义。在以前各阶段的物理课程中,学生主要学习了两种电流-传导电流和位移电流。简述如下[3,4]。

1)传导电流:介质中带电粒子的定向运动所形成的电流,并将单位时间内通过导体横截面的电荷量称为电流强度,简称电流,即

正电荷运动的方向规定为电流的方向。……